Phil S. Baran教授，再发Science！

米测MeLab

2025-04-09

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编辑总结

形成碳-碳键的反应是有机化学和药物合成的基础。尽管钯催化在过去几十年中一直是这一领域的重要工具，但近年来，人们越来越多地采用更丰富的镍催化，并结合化学、光化学或电化学还原活化手段。本研究报道了一类不需要外部还原剂的磺酰肼反应物的应用。只需在镍催化剂的作用下加热，即可通过自由基途径与烷基、烯基、炔基和芳基等多种基团形成碳-碳键。——Jake S. Yeston

研究背景

磺酰肼是一类稳定且通常为结晶态的物质，可以通过多种途径获得，包括通过腙的瞬时转化，从而实现羰基化合物的净还原芳基化。

鉴于此，斯克利普斯研究所Phil S. Baran教授团队在Science期刊上发表了题为“Sulfonyl hydrazides as a general redox-neutral platform for radical cross-coupling”的最新论文。该团队展示了它们作为多功能自由基前体的实用性，并通过七种碳-碳键形成的氧化还原中性交叉偶联反应予以验证。这些反应涉及活化烯烃、烷基卤化物、氧化还原活性酯、芳基卤化物、烯基卤化物、炔基卤化物及三氟甲基化试剂，从而构建 C(sp³)-C(sp³)、C(sp³)-C(sp²) 和 C(sp³)-C(sp) 键。

由于这些官能团兼具自由基前体和电子供体的双重作用，因此不需要外加氧化还原（化学、光化学或电化学）添加剂。该均相反应在水相条件下进行，操作简单，有助于简化合成并实现温和的末端官能化。    

研究亮点

（1）实验首次采用磺酰肼作为自由基前体，实现了无需外部还原剂的碳-碳键偶联反应，成功构建了 C(sp³)-C(sp³)、C(sp³)-C(sp²) 和 C(sp³)-C(sp) 三种类型的碳-碳键。

（2）实验通过镍催化和简单加热条件，开发了一种氧化还原中性的交叉偶联策略，使磺酰肼在均相水相条件下高效反应，无需额外的化学、光化学或电化学添加剂。

（3）实验验证了磺酰肼作为自由基前体和电子供体的双重作用，成功将其应用于七类不同的交叉偶联反应，包括与活化烯烃、烷基卤化物、氧化还原活性酯、芳基卤化物、烯基卤化物、炔基卤化物及三氟甲基化试剂的反应，展现了良好的底物适应性。

磺酰肼作为自由基交叉偶联的通用氧化还原中性平台

图文解读

图1. 背景和反应进展。

图2. 七类与磺酰肼的氧化还原中性反应。    

图3.磺酰肼与芳基卤化物偶联的一锅法。  

图4. 后期应用和机理考虑。

结论展望

本研究展示了一类无需外部还原剂的磺酰肼自由基前体，在镍催化作用下可高效构建多种碳-碳键。这一方法突破了传统碳-碳偶联反应对钯催化和额外氧化还原试剂的依赖，拓展了镍催化的适用范围，体现了可持续合成化学的发展趋势。通过氧化还原中性交叉偶联，研究团队成功实现了 C(sp³)-C(sp³)、C(sp³)-C(sp²) 和 C(sp³)-C(sp) 键的高效构建，适用于烷基、烯基、炔基及芳基等多种底物，极大地丰富了有机合成工具箱。此外，该方法采用均相水相条件，具有良好的操作简便性和环境友好性，为温和、高效的末端官能化提供了新策略。这一研究不仅加深了人们对自由基化学和镍催化的理解，也为药物合成和材料科学提供了新的思路，推动了可持续有机合成的发展。    

原文详情：

Jiawei Sun et al. ,Sulfonyl hydrazides as a general redox-neutral platform for radical cross-coupling.Science387,1377-1383(2025).DOI:10.1126/science.adu6406